KR100499177B1 - Submersible in-situ oxygenator - Google Patents

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KR100499177B1
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Abstract

본 발명은 딥 탱크의 바닥에서 고형물과 슬러지를 혼합시키고 동시에 현탁시키면서 가스와 액체를 혼합시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 딥 탱크에서 폐수의 표면 아래로 잠수되기에 적합한 가스-액체 폭기장치를 포함한다. 고속으로 팽창되는 가스-액체 혼합물은 딥 탱크의 바닥에 침전하는 고형물과 슬러지를 혼합시키고 현탁시키기에 충분한 힘으로 잠수된 폭기장치의 바닥으로부터 배출된다. The present invention relates to an apparatus and method for mixing gas and liquid while mixing solids and sludge at the bottom of a dip tank and simultaneously suspending them. The present invention includes a gas-liquid aerator suitable for submerging below the surface of wastewater in a dip tank. The gas-liquid mixture, which expands at high speed, is discharged from the bottom of the submerged aerator with sufficient force to mix and suspend sludge and solids that settle to the bottom of the dip tank.

Description

잠수 가능한 현장 산소 공급 장치 {SUBMERSIBLE IN-SITU OXYGENATOR}Submersible On-Site Oxygen Supply {SUBMERSIBLE IN-SITU OXYGENATOR}

본 발명은 일반적으로 액체 및 고체의 폭기에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 다양한 화학물질을 함유하고 있는 액체 및 고체를 교반시키면서 산소를 액체중에 용해시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention generally relates to aeration of liquids and solids, and more particularly to apparatus and methods for dissolving oxygen in liquids while stirring liquids and solids containing various chemicals.

호기성 폐수 처리 방법은 수계내의 유해한 화학 폐물질을 제거하는데 매우 경제적인 방법이다. 산소 또는 공기가 폐수중의 생물체에 공급되면 독성 또는 유해한 화학물질이 음식물로서 생물학적 제제에 의해 소모되어 무해한 부산물을 생성시킨다. 보통은, 이산화탄소 및 물이 주요 호흡작용 생성물이다. Aerobic wastewater treatment is a very economical method for removing harmful chemical wastes in water systems. When oxygen or air is supplied to organisms in wastewater, toxic or harmful chemicals are consumed by the biologicals as food to produce harmless byproducts. Usually, carbon dioxide and water are the main respiratory products.

폭기조의 가장 값싼 형태는 토양이 표면으로부터 표면 아래로 10 내지 15피트(3.0 내지 4.6m)까지 제거된 토양 바닥의 웅덩이이다. 그러나, 이러한 유형의 구성은 많은 잠재적인 환경 문제를 유발시킬 수 있다. 위험한 화학 화합물이 토양 바닥 웅덩이의 바닥을 통해 침투하여 토양 또는 지하수를 오염시킬 수 있다. 환경 보호국은 오염의 위험성으로 인해 벤젠과 같은 육상에서 금지된 화학물질을 함유하는 폐수가 이들 시설에서 처리되는 것을 더 이상 허용하지 않을 것이다. 이와 같이, 대규모이면서 얕은 토양 바닥 웅덩이는 바람직한 종류의 폭기조로서의 지위를 상실하고 있다. The cheapest form of the aeration tank is a pond at the bottom of the soil where the soil has been removed from the surface by 10 to 15 feet (3.0 to 4.6 m) below the surface. However, this type of configuration can cause many potential environmental problems. Hazardous chemical compounds can penetrate through the bottom of the soil bottom pond and contaminate the soil or groundwater. EPA will no longer allow wastewater containing terrestrial prohibited chemicals such as benzene to be treated at these facilities due to the risk of contamination. As such, large and shallow soil bottom ponds are losing their status as a desirable type of aeration tank.

커다란 표면적의 폭기 웅덩이는 또한 상당량의 휘발성 화합물이 대기중으로 증발될 수 있는 거대한 증발조이기도 하다. 대기 오염 방지법이 가결되면서, 이들 시설은 규제 기준을 충족시키기 위한 방법으로서 휘발성 화합물을 제거하기 위해 증발에 더 이상 의존할 수 없다. 이와 같이, 다수의 폐수 처리 시설은 지면 위 딥(deep) 탱크로 전환되고 있다. 강철 바닥을 지닌 지면 위 탱크(above ground tank)는 독성 화학물질이 탱크를 통과하여 주변 영역을 오염시키고 일시적인 방출을 위해 보다 작은 표면 대 용적 비를 갖는 것을 허용치 않을 것이다. 유럽 및 아시아에서는, 딥 탱크가 훨씬 더 일반적이다. A large surface area aeration pond is also a huge evaporation tank where significant amounts of volatile compounds can evaporate into the atmosphere. As the Air Pollution Prevention Act is passed, these facilities can no longer rely on evaporation to remove volatile compounds as a way to meet regulatory standards. As such, many wastewater treatment facilities are being converted to deep tanks above ground. Above ground tanks with steel floors will not allow toxic chemicals to pass through the tank to contaminate the surrounding area and have a smaller surface to volume ratio for temporary release. In Europe and Asia, dip tanks are much more common.

산소를 상기 딥 탱크에 공급하는 것은 통상의 폐수 폭기 장치로도 해볼만 하다. 표면 폭기장치는 전체 폐수 탱크의 상층에만 충분량의 산소를 제공할 수 있을 뿐이다. 미세 기포 산기장치는 공기를 압축시키고 폭기장치의 수압 헤드를 극복하기 위해서 높은 마력을 필요로 한다. Supplying oxygen to the dip tank is also achievable with conventional wastewater aerators. Surface aerators can only provide a sufficient amount of oxygen to the upper layer of the entire wastewater tank. Microbubble diffusers require high horsepower to compress the air and overcome the hydraulic head of the aerator.

박테리아 또는 생물체는 위험한 폐기물을 소모하면서 폐수 처리 탱크의 내부에서 성장한다. 박테리아 또는 생물체는 슬러지로 불리우며, 폐수로부터의 분리시에 습윤 상태의 고형물을 형성한다. 일반적으로, 분리 수단은 전형적으로는 원심분리 또는 여과이다. 유입수가 탱크 함유물을 희석시킬 것이기 때문에 생물체 농도를 실질적으로 높게 유지시키기 위해서는 슬러지의 일부가 폭기 탱크로 다시 재순환되어야 한다. 생물체가 적절하게 기능하도록 하기 위해서, 슬러지가 적절하게 현탁되어야 하며, 분리가 일어난다면 폐물의 불량한 생체분해를 야기시킬 것이다. 종래기술의 표면 폭기 장치는 딥 탱크의 바닥에서 슬러지의 문제를 효과적으로 제기하지 않고 있다. 딥 탱크의 깊이는 일반적으로는 약 30 내지 100피트(9.1 내지 30m) 범위이고, 평균적으로는 40 내지 50피트(12 내지 15m) 범위이다. Bacteria or organisms grow inside wastewater treatment tanks consuming dangerous wastes. Bacteria or organisms are called sludges and form wet solids upon separation from wastewater. In general, the separation means is typically centrifugation or filtration. Since the influent will dilute the tank contents, part of the sludge must be recycled back to the aeration tank to maintain substantially high biological concentrations. In order for the organism to function properly, the sludge must be properly suspended and, if separation occurs, will cause poor biodegradation of the waste. Prior art surface aeration devices do not effectively address the problem of sludge at the bottom of the dip tank. The depth of the dip tank is generally in the range of about 30 to 100 feet (9.1 to 30 m), on average 40 to 50 feet (12 to 15 m).

미국특허 제 4,681,711호에 개시된 바와 같은 표면 폭기장치는 약 10피트(3.1m)의 깊이에 대해서만 효과적이다. 천정 공간으로부터의 산소의 용해율을 증가시키기 위한, 미국특허 Re 32,562호에 개시된 바와 같은 하향 펌프 임펠러의 사용은 딥 탱크에서 유한하다. 이러한 장치는 반응 용기상에 고정되기 때문에, 고형물 현탁을 최적화시키는 것이 가능하지 않다. 이러한 기술을 이용하는 종래의 장치는 흡출관으로부터 배출되는 액체의 속도를 증가시키기 위해 교반 속도를 증가시켜야 할 필요가 있다. 그러나, 나선형 임펠러가 얼마나 빠르게 회전할 수 있는가와 같은 실제적인 한계에 부딪히게 된다. 대용량의 24인치(61cm) 임펠러 시스템에 이용되고 있는 상업적 베어링은 진동전에 300 내지 400rpm의 속도로 회전할 수 있으며, 그 밖의 기계적인 문제점은 베어링 및 기어박스를 훼손시킨다. 대용량의 36인치(92cm) 임펠러는 250 내지 300rpm의 속도로 회전할 수도 있다. 기계적인 난점이 해소된다하더라도, 상기 시스템은 교반을 위해서 막대한 양의 동력을 필요로 할 것이다. 많은 경우에, 고형물과 슬러지를 현탁시키는데 충분한 교반에 필요한 동력은 산소화에 필요한 동력에 3 내지 4배이다. 이러한 동력의 대부분은 낭비된다. 이것은 이러한 에너지를 낭비한다는 의미가 아니라, 산소 용해 기능이 소량의 에너지만을 필요로 한다는 것이다.Surface aerators, as disclosed in US Pat. No. 4,681,711, are effective only for depths of about 10 feet (3.1 m). The use of a downward pump impeller as disclosed in US Re 32,562 to increase the dissolution rate of oxygen from the ceiling space is finite in the dip tank. Since this apparatus is fixed on the reaction vessel, it is not possible to optimize the solid suspension. Conventional apparatus using this technique need to increase the stirring speed in order to increase the speed of the liquid discharged from the draft tube. However, practical limits are encountered, such as how fast the helical impeller can rotate. Commercial bearings used in high capacity 24 inch (61 cm) impeller systems can rotate at speeds of 300 to 400 rpm before vibration, and other mechanical problems damage bearings and gearboxes. The high capacity 36 inch (92 cm) impeller may rotate at a speed of 250 to 300 rpm. Even if mechanical difficulties are eliminated, the system will require a huge amount of power for stirring. In many cases, the power required for sufficient agitation to suspend solids and sludge is three to four times the power required for oxygenation. Most of this power is wasted. This does not mean that this energy is wasted, but that the oxygen dissolving function requires only a small amount of energy.

교반을 위해 아주 높은 동력이 필요한 이유는 산소 기포가 부력으로 인해 상향 운동량을 갖기 때문이다. 하향 펌핑 임펠러는 제트 스트림을 형성함으로써 산소 기포를 하향으로 운반한다. 상향 부력은 하향 액체 운동량에 대한 역류이다. 가스-액체 스트림이 하향으로 이동할수록, 액체의 운동량은 약해진다. 제트 스트림은 외측으로 퍼져나가 이의 속도를 감소시키기도 한다. 특정 지점에서, 상기 제트 스트림은 더 이상 산소 기포를 하향으로 운반할 수 없을 정도로 약해질 것이다. 이러한 단계에서, 산소 기포는 액체 제트류로부터 분리되어 역방향인 위로 이동할 것이다. 액체 분사물은 또 다른 어떠한 것도 이동시키거나 탱크의 바닥 부분을 교반시킬 수 없을 정도로 약하다. The reason why very high power is needed for agitation is because oxygen bubbles have upward momentum due to buoyancy. The downward pumping impeller carries oxygen bubbles downward by forming a jet stream. The upward buoyancy is the countercurrent to the downward liquid momentum. The downward movement of the gas-liquid stream, the weaker the momentum of the liquid. The jet stream may also spread outward and reduce its speed. At certain points, the jet stream will be so weak that it can no longer carry oxygen bubbles downwards. In this step, the oxygen bubbles will separate from the liquid jet and move upwards in the reverse direction. The liquid spray is too weak to move anything else or stir the bottom portion of the tank.

아주 높은 교반 속도에 대한 또 다른 대안은 표면 폭기 장치와 함께 별도의 기계 교반 시스템을 제공하는 것이다. 기계 교반 시스템은 교반과 고형물의 현탁을 제공할 목적으로 탱크의 측면과 바닥에 설치된다. 그러나, 탱크의 바닥에 있는 교반장치를 구동시키는 데는 여전히 상당량의 동력이 요구되며, 이로써 자본 비용이 증가한다. Another alternative to very high stirring speeds is to provide a separate mechanical stirring system with a surface aeration device. Mechanical agitation systems are installed on the sides and bottom of the tank for the purpose of providing agitation and suspension of solids. However, driving agitators at the bottom of the tank still requires a significant amount of power, thereby increasing capital costs.

따라서, 종래기술의 문제점과 결함을 염두해 둔다면, 본 발명의 목적은 딥 탱크에서 폐수를 폭기시키는 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다. Thus, given the problems and deficiencies of the prior art, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for aeration of wastewater in a dip tank.

본 발명의 또 다른 목적은 딥 탱크에서 고형물을 교반시키는 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for stirring solids in a dip tank.

본 발명의 또 다른 목적은 딥 탱크에서 액체를 폭기시키면서 고형물을 교반시키는 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다. It is yet another object of the present invention to provide an apparatus and method for agitating solids with aeration of liquid in a dip tank.

본 발명의 또 다른 목적은 최소의 요구 에너지를 사용하여 딥 탱크에서 액체를 폭기시키고 고형물을 교반시키는 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다. It is yet another object of the present invention to provide an apparatus and method for aeration of liquids and agitation of solids in a dip tank using minimal required energy.

발명의 요약Summary of the Invention

당업자에게는 자명한 상기 및 그 밖의 목적 및 장점은 액체역(a body of liquid)중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치 및 방법에 관한 본 발명에 의해 달성된다. 본 발명의 장치는 액체역중에 잠수시키기에 적합하며 컬렉터(collector), 액체 펌프, 및 본 발명의 장치가 액체역중에 부유하거나 가라앉게 하는데 적합한 밸러스트 챔버를 포함한다. 상기 컬렉터는 액체역의 표면으로 상승하는 비용해 가스를 포착하고 비용해 가스를 장치의 천정 공간으로 유도하는데 적합하다. 임펠러 또는 제트 펌프와 같은 액체 펌프는 비용해 가스 및 액체와 함께 공급 가스 유입구로부터 공급 가스를 유도하고 고속의 가스-유체 혼합물을 액체역중에서 하측으로 향하게 한다. 바람직한 실시예에서, 밸러스트 챔버는 본 발명의 장치를 잠수시키기 위해 물과 같은 밸러스트로 충전되고 액체역중에서 장치를 상승시키기 위해 가스로 충전되기에 적합하다. These and other objects and advantages apparent to those skilled in the art are achieved by the present invention with respect to devices and methods for the suspension of solids and for dissolving gases that precipitate in a body of liquid. The apparatus of the present invention includes a collector, a liquid pump, and a ballast chamber suitable for submerging in a liquid station and allowing the apparatus of the present invention to float or sink in a liquid station. The collector is suitable for capturing the injurious gas that rises to the surface of the liquid zone and for inducing the intoxication gas into the ceiling space of the device. Liquid pumps, such as impellers or jet pumps, are inexpensive to guide the feed gas from the feed gas inlet along with the gas and liquid and direct the high velocity gas-fluid mixture downwards in the liquid station. In a preferred embodiment, the ballast chamber is suited to be filled with a ballast such as water to submerge the device of the present invention and to be filled with gas to raise the device in a liquid station.

바람직한 실시예에서, 비용해 가스를 포착하는 컬렉터는 챔버의 표면을 포함한다. 챔버의 표면은 비용해 가스를 포착할 수 있을 정도의 충분한 크기를 지녀야 하며 비용해 가스를 천정 공간, 및 임펠러에 의해 형성된 와동(vortex)으로 유도할 수 있을 정도로 충분히 기운 평면을 가져야 한다. In a preferred embodiment, the collector capturing the noxious gas comprises the surface of the chamber. The surface of the chamber should be of sufficient size to capture the gas at no cost and have a plane that is sufficiently energized to lead the gas to the ceiling space and to the vortex formed by the impeller.

바람직한 실시예에서, 유체 펌프는 흡출 부재내에 배치된 회전 가능한 샤프트에 연결된 임펠러를 포함함다. 흡출 부재는 액체역으로부터 가스와 액체를 임펠러의 위에 위치한 흡출 부재의 상부에 근접한 개구를 통해 흡출 부재내로 유도하고 상기 부재의 하단부에 있는 제 2 개구를 통해 배출하기에 적합하다. 상기 임펠러는 샤프트에 연결되어 있으며, 가스와 액체를 임펠러 방향으로 흡출 부재내로 유도하고 가스-액체 혼합물이 고속으로 흡출 부재로부터 배출되게 하기에 적합하다. 상기 임펠러는 고성능 임펠러, 특히 형상이 나선형이고 다량의 가스와 액체를 순환시키기에 적합한 가스 분산 임펠러일 수 있다. 공급 가스 스트림은 공급 가스 유입구를 통해 임펠러의 상측에 있는 천정 공간으로 유도된다. 공급 가스 스트림은 또한 상기 스트림이 액체역내로 회전할 때 임펠러에 의해 형성된 와동으로 직접 유입될 수도 있다. 가장 바람직한 실시예에서, 가스-액체 혼합물의 난류 혼합율을 증가시키는 난류 프로모터가 샤프트에 연결될 수도 있다. In a preferred embodiment, the fluid pump includes an impeller connected to a rotatable shaft disposed in the draft member. The bleeding member is suitable for directing gas and liquid from the liquid zone into the bleeding member through an opening proximal to the top of the bleeding member located above the impeller and for discharging through the second opening at the bottom of the member. The impeller is connected to the shaft and is suitable for directing gas and liquid into the draft member in the direction of the impeller and forcing the gas-liquid mixture to exit the draft member at high speed. The impeller may be a high performance impeller, in particular a gas dispersion impeller that is helical in shape and suitable for circulating large quantities of gas and liquid. The feed gas stream is led through the feed gas inlet into the ceiling space above the impeller. The feed gas stream may also be introduced directly into the vortex formed by the impeller as the stream rotates into the liquid zone. In the most preferred embodiment, a turbulent promoter which increases the turbulent mixing rate of the gas-liquid mixture may be connected to the shaft.

또 다른 측면으로서, 본 발명의 장치는 조정 가능한 제트 폭기장치, 벤투리관, 도관, 장치의 하강 및 상승에 적합한 밸러스트 챔버, 및 액체역중에 비용해 가스를 포착하고 이것을 천정 공간으로 유도하는데 적합한 컬렉터를 포함한다.As another aspect, the apparatus of the present invention provides an adjustable jet aerator, venturi tube, conduit, ballast chamber suitable for lowering and raising the apparatus, and a collector suitable for capturing gas in the liquid station and directing it to the ceiling space It includes.

바람직한 실시예로서, 제트 폭기장치는 액체역으로부터 액체를 유입구를 통해 유도하고 상기 액체를 유출구를 통해 고속으로 배출시키는데 적합한 펌프를 포함한다. 바람직한 실시예로서, 벤투리관은 제트 폭기장치에 연결될 수 있으며 폭기장치로부터 고속으로 액체를 수용하기에 적합한 잘록한 중간부(tapered mean)를 포함할 수 있다. 파이프의 일측 단부는 벤투리관의 목부에 연결될 수 있고 다른 일측 단부는 새로운 산소와 같은 가스와 벤투리관의 아래의 천정 공간으로부터의 비용해 가스의 혼합물을 유도하고 상기 가스 혼합물을 다시 벤투리관으로 공급하는데 적합하다. In a preferred embodiment, the jet aerator comprises a pump suitable for directing liquid from the liquid zone through the inlet and withdrawing the liquid at high speed through the outlet. As a preferred embodiment, the venturi tube can be connected to the jet aerator and include a tapered mean suitable for receiving liquid at high speed from the aerator. One end of the pipe can be connected to the neck of the venturi tube and the other end induces a mixture of gas, such as fresh oxygen and inert gas from the ceiling space below the venturi tube, and the gas mixture back into the venturi tube. Suitable for feeding

바람직한 실시예로서, 도관은 가요성 호스일 수 있으며 제 2 가스를 천정 공간으로 공급한다. In a preferred embodiment, the conduit may be a flexible hose and supply a second gas to the ceiling space.

바람직한 실시예로서, 밸러스트 챔버는 장치에 연결된 1개 이상의 중공 챔버를 포함한다. 상기 챔버는 물과 같은 밸러스트로 충전되어 장치를 잠수시키고 공기와 같은 밸러스트로 충전되어 액체역중에서 장치를 상승시키는데 적합하다. 컬렉터가 밸러스트 챔버의 표면을 포함하고 액체역중에서 상승하는 비용해 가스를 포착하기에 충분한 크기를 갖는 표면을 가지며 포착된 비용해 가스를 천정 공간으로 유도하고 포착하도록 기울어진 표면을 갖는 것도 또한 바람직하다. In a preferred embodiment, the ballast chamber comprises one or more hollow chambers connected to the device. The chamber is filled with a ballast, such as water, to submerge the device and with a ballast, such as air, is suitable for raising the device in the liquid station. It is also desirable for the collector to have a surface that includes the surface of the ballast chamber and has a surface that is large enough to capture the injurious gas rising in the liquid region and a surface inclined to direct and capture the incompetent gas into the ceiling space. .

본 발명의 또 다른 측면으로서, 본 발명은 액체역을 폭기시키고 액체역중에 침전하는 고형물을 현탁시키는 방법을 제공한다. 이러한 방법은 잠수 가능한 폭기장치를 제공하는 단계, 상기 폭기장치를 액체역의 표면 아래로 잠수시키는 단계, 가스 스트림을 액체역중으로 유입시키는 단계 및 폭기장치를 사용하여 가스 스트림과 액체역을 혼합시키는 단계를 포함한다. 바람직한 실시예로서, 폭기장치는 고속의 가스-액체 분사물을 액체역내로 분사하고, 상기 장치는 액체역중에 침전하는 고형물을 현탁시키기에 충분한 힘을 갖는다. As another aspect of the present invention, the present invention provides a method of aeration of a liquid zone and suspending solids precipitated in the liquid zone. This method comprises the steps of providing a submersible aerator, submerging the aerator below the surface of the liquid zone, introducing a gas stream into the liquid station, and mixing the gas stream with the liquid zone using the aerator. It includes. In a preferred embodiment, the aeration device injects a high velocity gas-liquid jet into the liquid zone, and the device has sufficient force to suspend solids that settle in the liquid zone.

바람직한 실시예로서, 잠수된 폭기장치의 깊이는 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁을 최적화시키도록 조정된다. 또 다른 바람직한 실시예로서, 장치의 깊이는 장치가 요망 깊이에 도달할 때까지 밸러스트 챔버를 밸러스트로 충전시켜 상기 챔버를 잠수시킴으로써 조정된다. In a preferred embodiment, the depth of the submerged aerator is adjusted to optimize the suspension of solids that settle in the liquid station. In another preferred embodiment, the depth of the device is adjusted by submerging the chamber by filling the ballast chamber with a ballast until the device reaches the desired depth.

또 다른 바람직한 실시예로서, 액체역의 표면으로 상승하는 비용해 가스는 컬렉터에 의해 포착되고 가스-액체 분사물로 재순환된다. In another preferred embodiment, the injurious gas rising to the surface of the liquid zone is captured by the collector and recycled to the gas-liquid spray.

신규한 것으로 믿어지는 본 발명의 특징 및 본 발명의 특징적인 구성요소는 특허청구범위에 구체적으로 제시되어 있다. 본 발명은 도면을 통해 설명되지만 이로써 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 그러나, 본 발명의 구성 및 작동 방법은 첨부 도면에 따른 상세한 설명을 통해 보다 명백히 이해될 수 있다. Features of the invention believed to be novel and characteristic components of the invention are set forth in the claims. The invention is described with reference to the drawings but is not intended to limit the invention. However, the configuration and operation method of the present invention can be more clearly understood through the detailed description according to the accompanying drawings.

바람직한 실시예의 상세한 설명Detailed description of the preferred embodiment

본 발명의 바람직한 실시예를 기술함에 있어 도 1 내지 도 3이 참조되며, 상기 도면에서 동일한 도면 부호는 본 발명의 동일한 특징부를 나타낸다. 본 발명의 특징부는 도면에서 반드시 비례적으로 도시된 것은 아니다. Reference is made to Figures 1 to 3 in describing preferred embodiments of the present invention, wherein like reference numerals designate like features of the present invention. Features of the invention are not necessarily drawn to scale in the drawings.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 액체(32) 및 고형물(33)을 함유하는 딥 탱크(30)에 잠수시키기에 적합한 가스-액체 폭기장치(50)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 액체(32)는 폐수이고 고형물(33)은 딥 탱크(30)에서 형성된 슬러지이다. 폭기장치(50)는 액체와 가스를 유도하고 상기 액체와 가스를 고속으로 하향으로 움직이게 할 수 있는 임펠러, 제트 흐름 펌프 또는 정변위 장치와 같은 액체 펌프를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 폭기장치(50)는 모터 지지판(18)에 연결된 잠수 가능한 모터(16) 및 회전가능한 샤프트(20)를 포함한다. 임펠러(22)는 샤프트(20)에 연결되어 있고, 임펠러(22)와 샤프트(20)는 바람직하게는 흡출관(24)의 내측에 배치된다. As shown in FIGS. 1 and 2, the apparatus of the present invention includes a gas-liquid aerator 50 suitable for submerging in a dip tank 30 containing liquid 32 and solids 33. In a preferred embodiment, the liquid 32 is wastewater and the solids 33 are sludge formed in the dip tank 30. The aeration device 50 includes a liquid pump, such as an impeller, a jet flow pump or a positive displacement device, which can induce liquid and gas and move the liquid and gas downward at high speed. In a preferred embodiment, the aerator 50 comprises a submersible motor 16 and a rotatable shaft 20 connected to a motor support plate 18. The impeller 22 is connected to the shaft 20, and the impeller 22 and the shaft 20 are preferably arranged inside the draft tube 24.

흡출관(24)에는, 액체(32) 및 산소와 같은 가스를 흡출관(24)내로 통과시키기 위한 1개 이상의 개구(28)와 가스-액체 혼합물(36)이 임펠러(22)를 통과한 후 흡출관(24)으로부터 배출되게 하는 1개 이상의 제 2 개구(68)가 형성되어 있다. 개구(28)는 바람직하게는 임펠러(22) 위의 지점에 위치하는 반면, 개구(68)는 임펠러(22) 아래 지점, 바람직하게는 흡출관(24)의 바닥에 위치한다. In the draft tube 24, one or more openings 28 and gas-liquid mixture 36 for passing gas such as liquid 32 and oxygen into the draft tube 24 pass through the impeller 22. At least one second opening 68 is formed to allow discharge from the draft tube 24. The opening 28 is preferably located at a point above the impeller 22, while the opening 68 is located at a point below the impeller 22, preferably at the bottom of the draft tube 24.

폭기장치(50)는 상기 장치를 표면 액체(32) 아래로 잠수시킬 목적으로 밸러스트로 충전하기에 적합한 1개 이상의 밸러스트 챔버(10)를 포함한다. 상기 밸러스트 챔버(10)는 바람직하게는 중공의 스테인레스강 부유체이며, 밸러스트를 밸러스트 챔버(10)의 내/외로 흐르게 하는 유체 밸브(12) 및 공기 밸브(14)를 제외하고 전체적으로 밀봉된다. 유체 밸브(12)는 유체 밸러스트, 바람직하게는 물이 챔버의 내/외로 통과되도록 한다. 공기 밸브(14)는 가스 밸러스트, 바람직하게는 공기가 챔버(10)의 내/외로 통과되도록 한다. 유체를 챔버(10)내로 유입시킴으로써 상기 챔버가 잠수되는 반면, 공기를 챔버(10)내로 유입시킴으로써 상기 챔버가 액체(32)중에서 상승한다. The aeration device 50 comprises one or more ballast chambers 10 suitable for filling the device with a ballast for the purpose of submerging the device below the surface liquid 32. The ballast chamber 10 is preferably a hollow stainless steel float and is wholly sealed except for the fluid valve 12 and the air valve 14 which allow the ballast to flow in and out of the ballast chamber 10. The fluid valve 12 allows fluid ballast, preferably water, to pass in and out of the chamber. The air valve 14 allows gas ballast, preferably air, to pass in and out of the chamber 10. The chamber is submerged by introducing fluid into the chamber 10, while the chamber rises in the liquid 32 by introducing air into the chamber 10.

바람직한 실시예에서, 챔버(10)의 바닥 표면(80)은 챔버(10)의 외측 에지(82)가 챔버(10)의 내측 에지(84) 보다 넓도록 원뿔형으로 형상화되거나 일정 각도로 기울어져 있다. 챔버(10)는 액체(32)중에서 위로 상승하는 비용해 가스(38)가 챔버(10)의 바닥 표면(80)에 의해 포착되게 할 수 있을 정도의 충분한 크기와 형상을 지니며, 상기 형상 또는 각도가 비용해 가스(38)를 천정공간(48) 및 개구(28)로 유도한다. 챔버(10)의 형상은 액체(32)중에서 위로 상승하는 비용해 가스 입자(38)를 포착하는데 적합한 것이 바람직하지만, 비용해 가스 입자를 포착하고 이를 천정 공간(48)으로 유도하는 다른 장치 또는 수단도 사용할 수 있다. 이들 장치는 상승하는 비용해 가스(38)를 포착하고 이것을 천정 공간(48)으로 유도하는 배플, 윙, 파티션, 또는 전자기계식 장치를 포함할 수 있다.In a preferred embodiment, the bottom surface 80 of the chamber 10 is conical shaped or inclined at an angle such that the outer edge 82 of the chamber 10 is wider than the inner edge 84 of the chamber 10. . The chamber 10 is of sufficient size and shape to allow the gas 38 to rise up in the liquid 32 to be captured by the bottom surface 80 of the chamber 10, and the shape or The angle is inexpensive, leading gas 38 into the ceiling space 48 and the opening 28. The shape of the chamber 10 is preferably suitable for capturing insoluble gas particles 38 that rise up in the liquid 32, but other devices or means for capturing the insoluble gas particles and leading them to the ceiling space 48. Can also be used. These devices may include baffles, wings, partitions, or electromechanical devices that trap the rising costly gas 38 and direct it to the ceiling space 48.

모터(16)는 바람직하게는 전기 또는 공기 모터이다. 바람직한 실시예에서, 모터(16)는 샤프트(20)에 연결되어 있는 기어 박스(46)를 구동시킨다. 샤프트(20)는 씰(44), 모터 지지판(18)을 관통하고 흡출관(24)을 통과한다. Motor 16 is preferably an electric or air motor. In a preferred embodiment, the motor 16 drives a gear box 46 that is connected to the shaft 20. The shaft 20 passes through the seal 44 and the motor support plate 18 and passes through the draft tube 24.

씰(44)은 샤프트(20)가 자유롭게 회전되게 하면서 샤프트(20)를 모터 지지판(18)에 위치시키고 상기 지지판으로부터 상기 샤프트(20)를 보호하는데 사용된다. 임펠러(22)는 흡출관(24)내의 샤프트(20)에 고정 연결되어 있고, 바람직하게는 하향으로 펌핑하는 고용량 또는 가스 분산용 임펠러이다. 바람직한 실시예에서, 임펠러(22)는 대용량의 가스 및 액체를 순환시키기 위해 나선형의 형상을 갖는다. 임의로, 가스와 액체의 난류 혼합율을 증가시키기 위해 난류 프로모터 또는 터빈(42)이 샤프트(20)에 부가될 수 있다. The seal 44 is used to position the shaft 20 on the motor support plate 18 and to protect the shaft 20 from the support plate while allowing the shaft 20 to rotate freely. The impeller 22 is fixedly connected to the shaft 20 in the draft tube 24 and is preferably a high capacity or gas dispersion impeller pumping downward. In a preferred embodiment, the impeller 22 has a helical shape to circulate a large volume of gas and liquid. Optionally, a turbulent promoter or turbine 42 can be added to the shaft 20 to increase the turbulent mixing rate of the gas and liquid.

바람직한 실시예에서, 도관(26)은 모터 지지판(18)을 관통하여 천정 공간(48)으로 들어간다. 에지(84) 사이에 있는 이러한 영역은 천정 공간(48)으로 언급되며 그 안에서 가스가 축적된다. 도관(26)은 모터 지지판(18)의 에지의 바닥 아래로 연장될 수 있으며 가스, 바람직하게는 산소를 천정 공간(48)내로 유입시키는데 사용된다. 바람직한 실시예에서, 산소는 도관(26)으로 공급되어 모터 지지판(18)을 통과한다. 산소는 흡출관(24) 위의 천정 공간(48)으로 공급되며, 그 결과 임펠러(22)를 회전시킴으로써 유도되는 와동이 개구(28)를 통해 가스-액체 혼합물을 흡출관(24)의 아래로 유도할 수 있다. 도관(26)은 산소가 임펠러(22)를 회전시킴으로써 형성된 와동으로 직접 공급될 수 있도록 액체(32)의 표면 아래로도 연장될 수 있다.In a preferred embodiment, the conduit 26 passes through the motor support plate 18 and enters the ceiling space 48. This region between the edges 84 is referred to as the ceiling space 48 in which gas accumulates. Conduit 26 may extend below the bottom of the edge of motor support plate 18 and is used to introduce gas, preferably oxygen, into ceiling space 48. In a preferred embodiment, oxygen is supplied to conduit 26 and passes through motor support plate 18. Oxygen is supplied to the ceiling space 48 above the draft tube 24, with the result that the vortices induced by rotating the impeller 22 pass the gas-liquid mixture down the draft tube 24 through the opening 28. Can be induced. Conduit 26 may also extend below the surface of liquid 32 so that oxygen can be supplied directly to the vortex formed by rotating impeller 22.

작동중에, 폭기장치(50)는 액체(32)의 표면 아래로 잠수된다. 폭기장치(50)를 잠수시키기 위해서는 어떠한 통상의 수단도 사용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 폭기장치(50)는 밸러스트 챔버(10)를 밸러스트(34)로 충전함으로써 잠수가능하다. 밸러스트 챔버(10)는 밸러스트(34)로 충전될 수 있는 중공 챔버 또는 부유화 장치를 포함할 수도 있다. 밸러스트 챔버(10)는 밸러스트(34)로, 심지어는 부분적으로라도, 충전될 때 폭기장치(50)가 표면 아래의 액체(32) 안으로 잠수되기에 충분한 크기를 갖는다. 밸러스트(34)는 물과 같은 충전용 액체가 바람직하며 유체 밸브(12)를 경유하여 밸러스트 챔버(10)내로 유입되는 것이 바람직하다. 밸러스트(34)에 의해 밸러스트 챔버(10)로부터 배출된 공기는 공기 유출구(14)를 통해 방출될 수 있다. 폭기장치(50)를 잠수시킬 때, 유체 밸브(12) 및 공기 밸브(14) 둘 모두 충전 및 진공 과정을 수행할 수 있도록 공급 호스가 연결될 수 있다. 각각의 밸브(12 및 14)는 특히 1개 이상의 챔버(10)가 사용되는 경우에 챔버(10)내에서의 유체 흡수 및 공기 방출량을 동일하게 유지시키기 위해 조절되고 모니터링될 수 있다. 밸러스트(34)를 사용하여 챔버(10)를 충전시킬 때, 폭기장치(50)는 딥 탱크(30)내에서 폐수(32)의 표면 아래로 잠수하게 될 것이다. 폭기장치(50)를 상승시키기 위해서는, 공기 밸브(14)를 통해 공기가 챔버(10)내로 충전된다. 이러한 공기 충전에 의해 밸러스트가 밸브(12), 바람직하게는 침지관(dip tube)을 통해 챔버(10)의 외부로 배출된다. 이러한 방법을 사용하게 되면, 탱크(30) 내부의 장치(50)의 깊이가 용이하게 조절된다. 챔버(10)의 위치는 수평하고 일정한 방식으로 하강하고 상승하여야 한다.In operation, the aerator 50 is submerged below the surface of the liquid 32. Any conventional means may be used to submerge the aeration apparatus 50. In a preferred embodiment, the aerator 50 is submersible by filling the ballast chamber 10 with the ballast 34. The ballast chamber 10 may comprise a hollow chamber or a flotation device that may be filled with the ballast 34. The ballast chamber 10 is of sufficient size to allow the aerator 50 to submerge into the liquid 32 below the surface when it is filled with the ballast 34, even in part. The ballast 34 is preferably a filling liquid such as water and is preferably introduced into the ballast chamber 10 via the fluid valve 12. Air discharged from the ballast chamber 10 by the ballast 34 may be discharged through the air outlet 14. When the aerator 50 is submerged, a supply hose may be connected to both the fluid valve 12 and the air valve 14 to perform a filling and vacuum process. Each valve 12 and 14 may be adjusted and monitored to maintain the same amount of fluid uptake and air release within the chamber 10, particularly where more than one chamber 10 is used. When using the ballast 34 to fill the chamber 10, the aerator 50 will submerge below the surface of the wastewater 32 in the dip tank 30. In order to raise the aeration device 50, air is filled into the chamber 10 through the air valve 14. This air filling causes the ballast to be discharged out of the chamber 10 through a valve 12, preferably a dip tube. Using this method, the depth of the device 50 inside the tank 30 is easily adjusted. The position of the chamber 10 should be lowered and raised in a horizontal and constant manner.

회전하는 나선형 임펠러가 상향 추진력을 발생시킬 것이기 때문에, 최종의 깊이 조정 전에 모터(16)를 가동시켜야 할 필요가 있다. 또한, 도관(26)으로의 가스 유동이 시작되어야 할 필요가 있다. 또한, 천정 공간(48)내로의 산소의 증가는 장치의 부력을 증가시킬 것이다. 폭기장치(50)가 정상상태로 가동된 후, 추가의 밸러스트(34), 바람직하게는 공기 또는 물을 챔버(10)내로 추가함으로써 최종적인 조정이 이루어진다. 잠수된 장치가 탱크(30)내의 요망 위치의 중심부에 있도록 하기 위해 안내 케이블 또는 안내 로드(rod)(90)가 폭기장치(50)에 부착될 수 있다. Since the rotating helical impeller will generate an upward thrust force, it is necessary to run the motor 16 before the final depth adjustment. In addition, gas flow to conduit 26 needs to be started. In addition, the increase of oxygen into the ceiling space 48 will increase the buoyancy of the device. After the aeration device 50 has been operated in a steady state, final adjustments are made by adding additional ballast 34, preferably air or water, into the chamber 10. Guide cables or guide rods 90 may be attached to the aerator 50 so that the submerged device is in the center of the desired location in the tank 30.

회전하는 임펠러(22)는 산소 및 폐수(32)를 개구(28)를 통해 흡출관(24)내로 유도할 것이다. 가스-액체 혼합물(36)은 고속 제트류로서 흡출관(24)으로부터 배출될 것이며, 바람직하게는 약 20°의 각도로 팽창한다. 운동량 보존에 기초하면, 제트류(36)의 속도는 이의 팽창에 따라서 감소할 것이다. 딥 탱크(30)내에서의 폭기장치(50)의 깊이는 가스-액체 제트류(36)가 탱크(30)의 바닥에 침전되는 고형물과 슬러지(33)를 혼합시키고 현탁시키기에 충분한 속도를 갖도록 조정된다. 샘플은 고형물과 슬러지가 적절하게 현탁되도록 탱크(30)의 여러 깊이에서 채취될 수 있다. 임펠러(22)의 회전 속도는 전체적으로 볼 때 고형 현탁액의 요건과는 무관하다.The rotating impeller 22 will guide oxygen and wastewater 32 through the opening 28 into the draft tube 24. The gas-liquid mixture 36 will exit the draft tube 24 as a high velocity jet and preferably expands at an angle of about 20 °. Based on momentum conservation, the velocity of jets 36 will decrease with its expansion. The depth of the aerator 50 in the dip tank 30 is adjusted so that the gas-liquid jets 36 have a sufficient speed to mix and suspend the sludge 33 with the solids that settle at the bottom of the tank 30. do. Samples may be taken at various depths of tank 30 to properly suspend solids and sludge. The rotational speed of the impeller 22 as a whole is independent of the requirements of the solid suspension.

딥 탱크(30)내에 들어있는 폐수(32)에 폭기장치(50)를 잠수시킴으로써, 물질 전달을 위한 추가의 수압 헤드 때문에 표면 부유 폭기장치에 비해 예기치 못했던 장점이 달성된다. 산소 용해도는 압력하에서 높아지기 때문에, 폭기장치(50)가 탱크(30)내로 보다 깊숙이 잠수됨에 따라 산소 전달 속도는 증가할 것이다. By submerging the aeration device 50 in the wastewater 32 contained in the dip tank 30, an unexpected advantage is achieved over the surface floating aeration device due to the additional hydraulic head for mass transfer. Since oxygen solubility increases under pressure, the rate of oxygen transfer will increase as the aerator 50 submerges deeper into the tank 30.

산소 이용율은 또한 폭기장치(50)를 폐수(32)내로 잠수시킴으로써 증가한다. 일반적으로, 제트류(36)로부터의 비용해 가스, 즉, 산소 기포(38)는 상승할 것이며, 본 발명의 바람직한 실시예로서, 재포착되어 흡출관(24)으로 유도될 것이다. 임펠러(22)에 의해 발생되는 와동에 의해 이들 산소 기포(38)가 개구(28)를 통해 유도되고 임펠러(22)를 통해 재순환된다. 그러나, 산소 기포(40)의 일정 분율은 포착되고 재순화되지 않으면서 챔버(10) 주위로 이탈할 것이다. 소량의 산소 기포(40)가 잠수된 챔버 주위로 이탈할 수 있음에도 불구하고, 이탈되는 산소 기포(40)는 액체(32)의 표면에 이르기 전에 여전히 상향으로의 상당한 이동 거리를 갖는다. 따라서, 이탈되는 산소 기포(40)중의 절반이 안되는 양만이 실제로 액체 표면에 도달할 수 있다. 이로써 산소 이용률이 개선된다. 더욱이, 이탈하는 산소 기포(40)는 또한 딥 탱크의 상부에 약간의 교반 및 산소화를 제공할 것이다. Oxygen utilization is also increased by submerging the aerator 50 into the wastewater 32. In general, the non-hazardous gas from jets 36, ie oxygen bubbles 38, will rise and, as a preferred embodiment of the present invention, will be recaptured and led to draft tube 24. Vortex generated by the impeller 22 causes these oxygen bubbles 38 to be directed through the opening 28 and recycled through the impeller 22. However, a fraction of the oxygen bubbles 40 will escape around the chamber 10 without being trapped and recirculated. Although a small amount of oxygen bubbles 40 may escape around the submerged chamber, the escaped oxygen bubbles 40 still have a significant travel distance upwards before reaching the surface of the liquid 32. Thus, only less than half of the escaped oxygen bubbles 40 can actually reach the liquid surface. This improves oxygen utilization. Moreover, the leaving oxygen bubble 40 will also provide some agitation and oxygenation on top of the dip tank.

본 발명의 경우, 폭기장치(50)의 동력 입력 및 회전 속도는 산소 요구량에 기초하여 최적화될 수 있다. 이것은 고형물 현탁 요건과는 무관하다. 따라서, 본 발명의 경우에는 자본 및 동력 비용 둘 모두가 크게 감소된다. In the case of the present invention, the power input and rotational speed of the aerator 50 can be optimized based on the oxygen demand. This is not related to solid suspension requirements. Thus, in the case of the present invention, both capital and power costs are greatly reduced.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 산소를 동반하는 제트류(56)가 하향으로 가늘어지게 하면서, 조정 가능한 제트 폭기장치(70)가 잠수 가능한 중공 부유체(10) 또는 밸러스트 챔버상에 설치될 수 있다. 조정 가능한 제트 폭기장치는 고정 위치의 제트 폭기장치와는 달리, 가변성의 고형물 로딩 및 공정 조건에 따라 탱크 바닥에서 가변성의 혼합 강도의 유연성을 제공한다. As another aspect of the invention, the adjustable jet aerator 70 is submersible hollow float 10 or ballast chamber, with the jet stream 56 with oxygen tapering downwards as shown in FIG. 3. It can be installed on. The adjustable jet aerator provides, unlike fixed jet aerators, the flexibility of variable mixing strength at the bottom of the tank according to variable solids loading and process conditions.

이러한 실시예에서는 밸러스트 챔버(10)가 단일 챔버로서 도시되어 있지만, 챔버(10)는 또한 1개 이상의 중공 챔버를 포함할 수도 있다. 바람직한 실시예 형태로 도 3에 도시된 바와 같은 형상의 챔버(10)는 액체(32)중에서 위로 상승하는 비용해 가스 입자를 포착하고 이들을 천정 공간(48)으로 유도하는데 사용된다. 상기에서 언급한 바와 같이, 이들 입자를 포착하는데는 어떠한 수단도 사용될 수 있으며 이러한 수단은 챔버(10)의 형상에는 좌우되지 않는다. Although ballast chamber 10 is shown as a single chamber in this embodiment, chamber 10 may also include one or more hollow chambers. In a preferred embodiment, a chamber 10 shaped as shown in FIG. 3 is used to trap innocent gas particles that rise up in the liquid 32 and direct them into the ceiling space 48. As mentioned above, any means can be used to capture these particles and these means do not depend on the shape of the chamber 10.

도 3에 도시된 바와 같이, 액체 운동량은 모터(52)에 의해 구동되는 펌프(66)에 의해 제공된다. 제트 폭기장치용 펌프(66)는 부유체(10)의 상부에 또는 액체(32)의 외부에 장착될 수 있다. 액체(32)는 폐수 처리장 또는 딥 탱크(30)로부터 유입구(54)를 통해 펌프(66)내로 유도된다. 액체는 펌프 유출구(56)를 통해 고압(예, 15 내지 200psig)으로 펌프(66)로부터 배출되고 벤투리관(58)을 통해 통과된다. 벤투리관(58)의 잘록한 중간부는 위치 에너지로 그리고 운동 에너지로 전환되어 속도가 최대치로 증가하면서 압력은 감소하게 된다. 실제로, 압력이 음성 강하하여 벤투리관(58)의 목부에서 진공이 발생될 수 있다. 파이프(60)는 챔버(10) 아래에 있는 천정 공간(48)을 벤투리관(58)의 목부(64)에 연결시키는데 사용될 수 있으며, 그 결과로 형성된 진공은 천정 공간(48)으로부터의 가스를 벤투리관(58)내로 유도하여 2상 흐름을 형성시킬 수 있다.As shown in FIG. 3, the liquid momentum is provided by a pump 66 driven by a motor 52. The jet aerator pump 66 may be mounted on top of the float 10 or outside of the liquid 32. Liquid 32 is introduced into pump 66 through inlet 54 from wastewater treatment plant or dip tank 30. The liquid exits the pump 66 at high pressure (eg, 15-200 psig) through the pump outlet 56 and passes through the venturi tube 58. The narrow middle of the venturi tube 58 is converted into potential energy and kinetic energy so that the pressure decreases as the speed increases to the maximum. Indeed, the pressure may drop negatively and a vacuum may be generated in the neck of the venturi tube 58. Pipe 60 may be used to connect the ceiling space 48 under the chamber 10 to the neck 64 of the venturi tube 58, with the resulting vacuum being a gas from the ceiling space 48. May be introduced into the venturi tube 58 to form a two-phase flow.

산소는 가요성 산소 호스(72)를 통해 챔버(10)의 상부에 있는 유입구(26)로 공급된다. 산소는 천정 공간(48)내로 직접 주입될 수 있거나 예를 들어 살포기를 사용하여 액체(32)에 직접 주입될 수 있다. 가요성 산소 호스(72)를 통해 천정 공간(48)내로 공급된 새로운 산소는 포착되고 천정 공간(48)으로 재유도되는 액체(32)중에서 위로 상승하는 어떠한 비용해 산소 기포(38)로부터 발생되는 재순환된 산소와 혼합될 것이다. 챔버(10) 아래에 위치한 천정 공간(48)에서의 압력은 액체(32)의 표면 아래에 있는 유닛의 깊이에 좌우될 것이다. 벤투리관(58)으로 유입되는 산소(새로운 및 재순환된 산소)의 양은 변할 것이지만, 펌프(66)의 속도는 상이한 산소 용해 요건에 부합되도록 조정될 수 있다.Oxygen is supplied to the inlet 26 at the top of the chamber 10 via a flexible oxygen hose 72. Oxygen may be injected directly into the ceiling space 48 or may be injected directly into the liquid 32 using, for example, a sparger. Fresh oxygen supplied into the ceiling space 48 through the flexible oxygen hose 72 is generated from any inexpensive oxygen bubbles 38 that rise up in the liquid 32 that are captured and reintroduced into the ceiling space 48. Will be mixed with recycled oxygen. The pressure in the ceiling space 48 located below the chamber 10 will depend on the depth of the unit below the surface of the liquid 32. While the amount of oxygen (fresh and recycled oxygen) entering the venturi tube 58 will vary, the speed of the pump 66 can be adjusted to meet different oxygen dissolution requirements.

아주 깊은 깊이(예를 들어, 100ft. 초과의 깊이)에서는, 재순환된 산소가 더 이상 필요치 않으며 새로운 산소가 벤투리관(58)으로 직접 공급될 수 있다. 대안적으로, 새로운 산소가 압력하에 펌프 배출 파이프(56)내로 직접 공급되어 가스 액체 제트류(36)를 형성하기 때문에 벤투리관(58)이 필요하지 않다.At very deep depths (eg more than 100 ft.), Recycled oxygen is no longer needed and fresh oxygen can be supplied directly to the venturi tube 58. Alternatively, the venturi tube 58 is not necessary because fresh oxygen is supplied directly into the pump discharge pipe 56 under pressure to form a gas liquid jet stream 36.

이와 같이, 본 발명은 최소의 요구 에너지를 사용하여 딥 탱크에서 폐수와 고형물을 폭기시키면서 동시에 교반시키는 장치 및 방법을 제공한다. As such, the present invention provides an apparatus and method for agitating simultaneously while aeration of wastewater and solids in a dip tank using minimal required energy.

이상에서와 같이, 본 발명은 특정의 바람직한 실시예와 함께 구체적으로 기술되었지만, 많은 대안예 및 변형예 및 변경예가 상기된 설명을 통해 당업자에게는 자명하게 될 것이라는 것은 분명하다. 따라서, 하기의 특허청구범위는 본 발명의 범위 및 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 이와 같은 대안예, 변형예 및 변경예를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. As described above, the present invention has been described in detail with certain preferred embodiments, but it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art through the foregoing description. Accordingly, the following claims are to be regarded as including such alternatives, modifications and variations without departing from the scope and spirit of the invention.

이상에서와 같이, 본 발명은 최소의 에너지로 딥 탱크에서 폐수를 폭기시키는 장치 및 방법, 딥 탱크에서 고형물을 교반시키는 장치 및 방법, 및 딥 탱크에서 액체를 폭기시키면서 고형물을 교반시키는 장치 및 방법을 제공한다. As described above, the present invention provides an apparatus and method for aeration of wastewater in a dip tank with minimal energy, an apparatus and method for agitating solids in a dip tank, and an apparatus and method for agitating solids with aeration of liquid in a dip tank. to provide.

도 1은 본 발명의 장치를 도시하는 측면도이다. 1 is a side view showing the apparatus of the present invention.

도 2는 딥(deep) 탱크에 잠겨있는 본 발명의 장치를 도시하는 측면도이다. Figure 2 is a side view showing the device of the present invention submerged in a deep tank.

도 3은 본 발명의 분사 폭기장치를 도시하는 측면도이다. 3 is a side view showing the jet aeration apparatus of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings

10 : 밸러스트 챔버 12 : 유체 밸브10 ballast chamber 12 fluid valve

14 : 공기 밸브 22 : 임펠러14: air valve 22: impeller

24 : 흡출관 30 : 딥 탱크24: draft tube 30: dip tank

32 : 액체 33 : 고형물32 liquid 33 solid

48 : 천정 공간 50 : 폭기장치48: ceiling space 50: aeration device

Claims (10)

액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치로서, 액체역중에 잠수시키기 적합하며, Apparatus for the suspension of solids and gas dissolved in the liquid station, suitable for submerging in the liquid station, a) 상기 액체역의 표면으로 상승하는 비용해 가스를 포착하고 상기 포착된 비용해 가스를 상기 장치의 천정 공간으로 유도하는데 적합한 컬렉터; a) a collector suitable for capturing non-hazardous gas rising to the surface of the liquid zone and directing the captured non-hazardous gas into the ceiling space of the device; b) 상기 액체역 바닥의 침전 고형물과 슬러지를 혼합하여 현탁시키고 비용해 가스를 용해할 수 있도록, 상기 컬렉터에 의해 상기 천정공간으로 유도된 비용해 가스 및 액체를 공급 가스 유입구로부터 유도된 공급 가스와 함께 가스 액체 혼합물로서 상기 액체역 바닥쪽으로 고속으로 하향 배출하기 위한 유체 펌프; 및b) the feed gases derived from the feed gas inlet from the feed gas inlet with the undesired gas and liquid induced by the collector into the ceiling space to mix and suspend the suspended solids and sludge at the bottom of the liquid zone and dissolve the undesired gases; Together a fluid pump for discharging downward at high speed towards the bottom of the liquid station as a gas liquid mixture; And c) 상기 장치에 연결되고, 제 1 밸러스트로 충전됨으로써 상기 장치를 상기 액체역중으로 잠수시키기에 적합하며, 제 2 밸러스트로 충전됨으로써 상기 장치를 상기 액체역중에서 위로 상승시키기에 적합한 1개 이상의 밸러스트 챔버를 포함하는, 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치. c) one or more ballast chambers connected to the device, suitable for submerging the device into the liquid station by filling with a first ballast, and suitable for raising the device up in the liquid station by filling with a second ballast. Apparatus for dissolving gas and suspension of solids precipitated in the liquid station comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 유체 펌프는 흡출 부재내에 배치된 회전 가능한 샤프트에 연결된 임펠러를 포함하는, 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치. 2. The apparatus of claim 1 wherein the fluid pump comprises an impeller connected to a rotatable shaft disposed within the draft member. 제 1항에 있어서, 상기 컬렉터는 상기 비용해 가스를 포착할 수 있는 크기를 갖는 밸러스트 챔버 표면을 구비하고, 상기 밸러스트 챔버 표면은 상기 비용해 가스를 상기 천정 공간으로 유도할 수 있도록 경사진 평면을 구비한, 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치. 2. The apparatus of claim 1, wherein the collector has a ballast chamber surface sized to capture the insoluble gas, the ballast chamber surface having a planar surface that is inclined to guide the insoluble gas into the ceiling space. Apparatus for dissolving gas and suspension of solids precipitated in a liquid station. 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치로서, 액체역중에 잠수되기에 적합하며, Apparatus for the suspension of solids and gas dissolved in the liquid station, suitable for submersion in the liquid station, a) 상기 액체역으로부터 액체를 유도하고 상기 액체를 고속으로 배출시키는데 적합한 조정 가능한 제트 폭기장치;a) an adjustable jet aerator suitable for directing liquid from said liquid zone and discharging said liquid at high speed; b) 상기 제트 폭기장치에 연결되고, 잘록한 중간부를 가지며, 상기 폭기장치로부터 액체를 고속으로 수용하기에 적합한 벤투리관;b) a venturi tube connected to said jet aerator, having a narrow middle, adapted to receive liquid from said aerator at high speed; c) 제 1 단부가 상기 벤투리관의 목부에 연결되고, 제 2 단부가 상기 벤투리관 아래의 천정 공간으로부터 제 1 가스를 유도하고 상기 제 1 가스를 상기 벤투리관으로 다시 공급하기에 적합한 파이프;c) a first end is connected to the neck of the venturi tube, and a second end is suitable for directing the first gas from the ceiling space below the venturi tube and feeding the first gas back to the venturi tube pipe; d) 상기 천정 공간으로 제 2 가스를 공급하기 위한 도관; d) a conduit for supplying a second gas to said ceiling space; e) 상기 장치에 부착되고, 제 1 밸러스트로 충전되어 상기 장치가 상기 액체역중에 잠수되도록 하고 제 2 밸러스트로 충전되어 상기 장치가 상기 액체역중에서 상승되도록 하기에 적합한 밸러스트 챔버; 및 e) a ballast chamber attached to the device and adapted to fill with a first ballast to allow the device to submerge in the liquid station and to fill with a second ballast to cause the device to rise in the liquid station; And f) 상기 액체역으로부터 상승하는 비용해 가스를 포착하여 상기 비용해 가스를 천정 공간으로 유도하는 컬렉터를 포함하는, 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치. f) A device for dissolving gas and suspending solids in a liquid station, comprising a collector for capturing the non-hazardous gas rising from the liquid zone and directing the non-hazardous gas into the ceiling space. 제 4항에 있어서, 상기 컬렉터는 상기 비용해 가스를 포착할 수 있는 크기의 밸러스트 챔버 표면을 구비하고, 상기 밸러스트 챔버 표면은 상기 비용해 가스를 상기 천정 공간으로 유도할 수 있도록 경사 표면을 구비하는, 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치. 5. The apparatus of claim 4, wherein the collector has a ballast chamber surface of a size capable of capturing the innoxious gas, and the ballast chamber surface having a sloped surface to guide the innoxious gas into the ceiling space. , Apparatus for dissolving gas and suspending solids that settle in a liquid station. 제 4항에 있어서, 상기 제트 폭기장치가 상기 액체역으로부터 상기 액체를 유도하는 유입구 및 상기 액체를 고속으로 배출시키는 유출구를 지닌 펌프를 포함하는, 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁과 가스를 용해시키기 위한 장치. 5. The suspension according to claim 4 wherein the jet aerator includes a pump having an inlet for inducing the liquid from the liquid zone and an outlet for discharging the liquid at high speed. Device for. 액체역을 폭기시키고 상기 액체역중에 침전하는 고형물을 현탁시키는 방법으로서, A method of aeration of a liquid zone and suspending solids precipitated in the liquid zone, a) 잠수 가능한 폭기장치를 제공하는 단계; a) providing a submersible aerator; b) 상기 폭기장치를 상기 액체역의 표면 아래로 잠수시키는 단계;b) submerging the aerator below the surface of the liquid zone; c) 상기 액체역내로 가스 스트림을 유입시키는 단계; 및c) introducing a gas stream into the liquid zone; And d) 상기 액체역 바닥의 침전 고형물과 슬러지를 혼합하여 현탁시키고 비용해가스를 용해할 수 있도록 하기 위해 상기 폭기 장치를 사용하여 상기 가스 스트림과 상기 액체역 중의 비용해 가스 및 액체와 혼합시키고, 상기 혼합된 가스-액체 혼합물을 상기 액체역 바닥쪽으로 고속으로 하향 배출하는 단계를 포함하는, 액체역을 폭기시키고 상기 액체역중에 침전하는 고형물을 현탁시키는 방법. d) mixing the suspended solids and sludge at the bottom of the liquid zone with the undissolved gases and liquids in the gas stream and the liquid zone using the aeration device to dissolve and dissolve undissolved gases; Exhausting the mixed gas-liquid mixture at a high velocity downwardly toward the bottom of the liquid station, the method of suspending solids and suspending solids in the liquid station. 제 7항에 있어서, 상기 폭기장치의 잠수된 깊이를 조정하여 상기 액체역중에 침전하는 고형물의 현탁을 최적화시키는 단계를 추가로 포함하는, 액체역을 폭기시키고 상기 액체역중에 침전하는 고형물을 현탁시키는 방법. 8. The method of claim 7, further comprising the step of adjusting the submerged depth of the aeration device to optimize the suspension of solids precipitated in the liquid zone, thereby aspirating the liquid zone and suspending solids that settle in the liquid zone. Way. 제 8항에 있어서, 상기 폭기장치의 깊이를 조정하는 단계는,The method of claim 8, wherein adjusting the depth of the aeration device, a) 상기 잠수 가능한 폭기장치에 연결된 밸러스트 챔버를 제 1 밸러스트로 충전시켜 상기 잠수 가능한 폭기장치가 상기 액체역의 표면 아래로 잠수되도록 하는 단계; a) filling a ballast chamber connected to said submersible aerator with a first ballast such that said submersible aerator is submerged below the surface of said liquid zone; b) 상기 잠수 가능한 폭기장치가 상기 액체역중에서 요망 깊이에 도달할 때까지 밸러스트 챔버를 제 1 밸러스트로 충전시키는 단계;b) filling a ballast chamber with a first ballast until said submersible aerator reaches a desired depth in said liquid station; c) 상기 밸러스트 챔버를 제 2 밸러스트로 충전시킴으로써 상기 제 1 밸러스트를 배출시켜 상기 잠수 가능한 폭기장치가 상기 액체역의 표면으로 상승되도록 하는 단계를 포함하는, 액체역을 폭기시키고 상기 액체역중에 침전하는 고형물을 현탁시키는 방법. c) venting the first ballast by filling the ballast chamber with a second ballast to cause the submersible aerator to rise to the surface of the liquid zone, which aerated and precipitates in the liquid zone. Method of Suspending Solids. 제 7항에 있어서, a) 상기 액체역의 표면으로 상승하는 상기 비용해 가스를 포착하는 단계; 및 b) 상기 비용해 가스를 가스-액체 제트류로 재순환시키는 단계를 추가로 포함하는, 액체역을 폭기시키고 상기 액체역중에 침전하는 고형물을 현탁시키는 방법. 8. The method of claim 7, further comprising the steps of: a) capturing the non-hazardous gas rising to the surface of the liquid zone; And b) recirculating the insoluble gas into a gas-liquid jet stream. A method of aeration of a liquid zone and suspending solids which precipitates in the liquid zone.
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